多核系統(tǒng)內(nèi)存管理算法的研究.pdf

1、傳統(tǒng)超標(biāo)量處理器在典型程序指令流中不能發(fā)掘出更多的并行性,阻礙了單核處理器性能的提升。多核處理器成為繼續(xù)提升系統(tǒng)性能的一種新技術(shù)途徑,為構(gòu)建高性能處理器提供了良好的硬件基礎(chǔ)。
　　 為充分發(fā)揮多核處理器的高性能優(yōu)勢,需要設(shè)計更好的操作系統(tǒng)策略與之匹配,這就給操作系統(tǒng)的設(shè)計者提出了新的技術(shù)挑戰(zhàn)。內(nèi)存管理作為操作系統(tǒng)的重要組成部分,對構(gòu)建高性能多核操作系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。在Linux操作系統(tǒng)中,其內(nèi)核代碼是開放的,使內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2、及算法的改進(jìn)成為可能,為多核處理器內(nèi)存管理的研究提供了一個良好實(shí)驗(yàn)平臺。
　　 Linux操作系統(tǒng)內(nèi)存管理主要采用分頁式管理方式,其典型算法為Buddy算法和SLAB算法。但是,在Buddy算法中由于某些連續(xù)內(nèi)存塊不能滿足伙伴塊的要求,導(dǎo)致內(nèi)存中出現(xiàn)了許多較大的不能進(jìn)行合并的連續(xù)內(nèi)存塊,降低了內(nèi)存利用率?；贐uddy算法的不足,本文提出了一種部分延遲放寬合并算法,通過將連續(xù)的內(nèi)存塊進(jìn)行合并,為內(nèi)存分配提供了充足的空間,減少了系

3、統(tǒng)中的內(nèi)存碎片,提高了多核處理器內(nèi)存利用率;同時,在原伙伴的基礎(chǔ)上,通過將空閑鏈表分為伙伴忙空閑鏈表和伙伴閑空閑鏈表,延遲了伙伴塊的合并時間,減少了內(nèi)存的分裂與合并頻率,提高了系統(tǒng)的運(yùn)行時間。SLAB算法通過將頻繁分配釋放的對象緩存起來提高了內(nèi)存系統(tǒng)的空間和時間性能,但是該算法對緩沖區(qū)內(nèi)存的回收比較復(fù)雜。本文在原有SLAB算法的基礎(chǔ)上引入了本地SLAB隊(duì)列,通過本地SLAB隊(duì)列和半滿SLAB隊(duì)列的使用,減少了自旋鎖的使用,降低了核間共享